23.2.2007

Jaderná budoucnost světové energetiky

Evropská komise navrhuje, aby se do roku 2020 emise snížily o třetinu a spotřeba energie klesla o pětinu.

Zdroje: Enviweb a další

Evropa chce snížit spotřebu energií o 20%, svět jako celek musí najít řešení jak odvrátit rizika spojená s problémem globálního oteplování v důsledku znečišťování atmosféry exhalacemi, hledají se cesty jak zajistit pro nadcházející roky dostatek pokud možno levné, efektivně vyráběné energie s minimálními dopady na životní prostředí.

Alternativ je několik, a každá má své pro a proti, ovšem už nyní je zřejmé, že dosavadní energetická struktura nemá s ubývajícími zásobami ropy a fosilních paliv dobré perspektivy,a bude se muset přizpůsobit novým podmínkám - včetně zpřísněných ekologických norem.

ÚSPORY A OBNOVITELNÉ ZDROJE MAJÍ ZELENOU

Evropská komise navrhuje, aby se do roku 2020 emise snížily o třetinu a spotřeba energie klesla o pětinu. Nižších emisí lze podle Bruselu dosáhnout zvyšováním podílu alternativních energií. Podíl obnovitelných zdrojů energie by měl na celkové spotřebě vzrůst do roku 2010 na 10%.

Kromě snižování spotřeby energií je prioritou samozřejmě otázka jak dostatek energie pro potřeby průmyslové sféry i obyvatelstva získat. Je zřejmé, že ropná epocha skončí v tomto století. Za 152 roků, mezi léty 1850 a 2002, spotřebovalo lidstvo 718 miliard barelů ropy, při zachování nynějšího trendu na stejné množství bude potřebovat jen pár desítek let. Hledají se nová naleziště i metody, jak získat "černé zlato" z lokalit dosud obtíže dostupných, ale odborníci se shodují, že je nejvyšší čas připravit se na dobu, kdy ropa stačit potřebám světa nebude.

Pozornost se proto upíná k tzv. alternativním zdrojům, pro dopravu je to nyní hlavně zemní plyn, pro budoucnost vodík a biopaliva, pro energetiku pak využití sluneční energie, větru, a energie získávané z moře (přílivové elektrárny, energie vln apod.), rozvoj tepelných čerpadel, případně ze vzduchu. U pohonných hmot se konstruktérům se již podařilo v zásadě vyřešit hlavní dosavadní problémy spojené s jejich používáním (první prototypy vozidel na ně už jezdí), zejména vývoj nových motorů a skladování (velká šance se rýsuje s využitím materiálů nově získaných s rozvojem nanotechnologií), ale do rutinního nasazení se s nimi v nejbližší budoucnosti počítat ještě nedá. U energetických projektů se např. solární a větrné energie již běžně využívá, další možnosti jsou ve stadiu výzkumných projektů.

Přechod na vodíkové hospodářství by mělo "nastartovat" až zprovoznění vysokoteplotních, plynem chlazených reaktorů, jež mohou dosáhnout 1000°C. Přímá termochemická produkce vodíku bude energeticky účinnější a hospodářsky mnohem efektivnější. Nástup takových zdrojů čtvrté generace se očekává zhruba v letech 2020 -2030.

Technické a technologické řešení je však jen jedna strana mince. Dalším neméně důležitým, a možná i rozhodujícím aspektem je otázka nákladů - kromě samotné ceny alternativních paliv

(zatím jsou drahé) je to hlavně nutnost přípravy potřebné infrastruktury (také velmi nákladná záležitost) - to je i jeden z důvodů, proč je potřeba se co nejdříve rozhodnout jakým směrem se bude ubírat energetika příštích desetiletí.

SÍLA ATOMU: DŘÍVE HROZBA, NYNÍ SPÁSA?

Za nejperspektivnější zdroj energie považuje Mezinárodní energetická agentura (IEA) nadále štěpení atomu. Z celkových nákladů na energetický výzkum a vývoj na ni poskytuje 26 jejích členů, hospodářsky nejvyspělejších zemí planety, včetně ČR, bezmála třetinu. Analýza washingtonského Catonova ústavu předpokládá, že jaderná energetika může na tyto účely počítat s 20,1 miliardy a uhelná s 15,5 miliardami dolarů.

Celkově vážně uvažují o možnosti rozvíjet jadernou energetiku nejméně dvě desítky zemí světa. Mezi jaderné státy (emerging nuclear energy countries) míří i africké Tunisko, Egypt a Nigérie, latinskoamerické Chile a Venezuela, řada asijských zemí i Austrálie a Nový Zéland, informovala Světová nukleární asociace (WNA). Pokud své záměry uskuteční, stoupne počet zemí využívajících jaderné reaktory v energetice na padesát.

K tradičním jaderným velmocím patří kromě Ruska zejména USA. Ministerstvo energetiky USA připravilo v rámci globálního jaderného partnerství GNEP (program podporující celosvětové šíření mírových jaderných technologií) strategický plán obsahující konkrétní kroky, kterými chce americká vláda podpořit vývoj moderních jaderných reaktorů (v nichž bude možné upravit radioaktivní materiály s dlouhým poločasem rozpadu tak, aby byly následně využitelné jako nové jaderné palivo), technologií na přepracování vyhořelého paliva a zdokonalování palivového cyklu, vytvoření spolehlivého systému dodávek jaderného paliva i pro rozvojové země a zvyšování ochrany jaderných zařízení a jejích bezpečnostních systémů. Po 20 letech stavební stagnace se v USA chystá výstavba 13 nových jaderných bloků, které budou využívat budou pokročilé reaktory třetí generace.

Velké ambice má rovněž Asie, kde v důsledku rychlého hospodářského rozvoje gigantů jako jsou Čína a Indie prudce rostou i nároky na zásobování jejich ekonomik energií. A tu nabízí právě jaderná energetika. V Asii, kde je nyní v provoz téměř stovka bloků jaderných reaktorů, by tak měly přibýt další.

První australská jaderná elektrárna dodá proud do sítě už za 10, nejpozději za 15 let. Během první poloviny století vyroste na nejmenším kontinentu 25 reaktorů, které budou vyrábět více než třetinu australského proudu.

NA JÁDRO SPOLÉHÁ I EVROPA

K většímu využívání jaderné energie vyzývá také německý odborník a bývalý člen Evropského poradního výboru pro energii Erich Tenckhoff. Podle něj vykazuje jádro nejnižší množství skleníkových plynů na vyrobenou kWh v porovnání s ostatními využívanými způsoby výroby energie. Např. roční produkce CO2 z uhelné elektrárny o výkonu 1000 MWe činí 6,5 mil. tun. provozem všech jaderných elektráren ve světě se tak každoročně ušetříme kolem 2,1 mld. tun CO2, které by jinak putovaly a do ovzduší. V ČR podle Václava Hanuse z České nukleární společnosti jaderné elektrárny Temelín a Dukovany nejméně 20 mil. tun CO2 ročně.

Evropa nicméně není v názorech na nukleární energii ve shodě. I když současné jaderné reaktory pracující v EU jsou výrazně bezpečnější, než byl reaktor v ukrajinském Černobylu,

podle průzkumů jaderné reaktory stále odmítá 55 % evropské veřejnosti a jen 37 % lidí tento způsob výroby elektřiny akceptuje. Má však Evropa jinou prakticky použitelnou reálnou volbu?

"Evropský kontinent potřebuje nové jaderné reaktory, aby mohl mít ekonomicky dostupnou a ekologicky přijatelnou elektřinu", argumentoval na vědecké konferenci v Mnichové Roland Schenkel, generální ředitel Společného výzkumného střediska Evropské unie. Poukázal na to, že unie je dnes z 50% závislá na dovozu energetických surovin, zejména ropy a zemního plynu, z jiných částí světa. A tato závislost se podle předpokladů zvýší do roku 2030 na plných 70 % (!). Na jednání České plynárenské unie uvedl ještě varovnější čísla: , přičemž ceny ropy a plynu stoupají a jejich výraznější pokles v budoucnu se nedá čekat. Naopak jaderná energetika je podle něj schopna zajistit Evropě stabilní dodávky elektřiny za předpokládatelné náklady. Podstatným argumentem pro rozvoj jaderné energetiky je podle Schenkela fakt, že žádný jiný energetický zdroj není schopen v nejbližších desetiletích vyrobit dostatek elektřiny a přitom nezamořit ovzduší oxidem uhličitým - skleníkovým plynem, který pod sebou v atmosféře zadržuje teplo a přispívá, jak většina vědců soudí, ke změně klimatu na planetě.

Přestože z jaderných elektráren pochází více než třetina (35 %) evropské elektřiny, pouze Francie zastává k využívání reaktorů jednoznačný postoj, zatímco jiné se v bezpečnostní euforii po Černobylu rozhodovaly, že současné reaktory zruší, nebo je nechají doběhnout do konce jejich životnosti, a nové už stavět nebudou. K zásadním odpůrcům jaderné energie patří např. Rakousko. Nicméně nyní se však pod tlakem energetické reality názory mění, a jadernou energetiku vzaly evropské vlády na milost a zažívá svou opětovnou renesanci. Plány vrátit se k ní už oznámila Itálie, dalšími evropskými státy jsou Polsko, Portugalsko, Bělorusko a Irsko. Dnes jsou v unii ve výstavbě dva nové reaktory, jeden ve Francii a druhý ve Finsku. Snahou je přejít k modernějším reaktorům umožňujícím zpracovávat i recyklované palivo ze starších jaderných elektráren, což pomáhá řešit částečně i problémy s ukládáním vyhořelého paliva.

O zásobování evropských reaktorů se bude zřejmě ve větší míře starat Rusko, které má dobře zvládnutou tuto technologii, a intenzívně pracuje na vývoji nových typů. Ruská korporace TVEL dodává palivové soubory vyrobené na základě západních technologií, připravila např. upravené uran-gadoliniové palivo druhé generace a nový typ palivových kazet, které odstranily problém s kroucením palivových tyčí u amerického paliva používaných v ruských reaktorech VVER, jimiž jsou vybaveny hlavně jaderné elektrárny ve východní Evropě. Poprvé byly nové kazety (šestiboké místo čtyřhranných) použity v Dukovanech, a TVEL se svým slaví úspěchy i v dalších evropských zemích - posledním je např. zakázka pro finskou elektrárnu Loviisa.

ČEKÁNÍ NA ČTVRTOU GENERACI

Zásoby uranu jsou vyčerpatelné za současného stavu jaderných technologií ve stejné době jako ropné zdroje, vzhledem k tomu, že většina v současnosti provozovaných reaktorů využívá energii ze štěpení atomového paliva na pouhá čtyři procenta. Výjimkou je 600 MW ruská elektrárna nedaleko uralského Bělojarska vybavená reaktorem s rychlými neutrony (Fast Breeder), jejíž zařízení po modernizaci zvyšuje tento koeficient z původních 7 na 11%..

Austrálie má největší těžitelné zásoby uranu na světě má Austrálie - při ceně 130 dolarů za jeden kilogram činí 1,143 miliónu tun (tj. čtvrtina světových rezerv), na dalších místech figurují Kazachstán (17 %) a Kanada (9%). Světová roční spotřeba jaderných elektráren činí dnes podle údajů Mezinárodní atomové agentury MAAE 68 tisíc tun, takže známé zdroje stačí na 70 let provozu.

Při rostoucích cenách ropy se však může otevřít nová "zásobárna" uranu v podobě oceánů: Jak uvedl předseda americké Komise pro jaderný dozor (US NRC) Nils J. Diaz, překročí-li cena ropy 90 dolarů za barel, vyplatí se jeho technicky náročná a ekonomicky velice nákladná separace z mořské vody.

V současné době pracují vědci z Evropy, USA i z dalších zemí světa na vývoji 4. generace jaderných reaktorů, která by se měla dostat do fáze komerčního využití kolem roku 2030. Kromě levného provozu by jejich výhodou mělo být menší množství vysoce radioaktivního vyhořelého paliva, které po nich zbude.

Kategorizace reaktorů:

Generace I: Prototypy komerčních reaktorů z 50. a 60. let

Generace II: Reaktory postavené v 70. a 80. letech, které nyní tvoří páteř jaderné energetiky. Nejběžnějšími typy jsou lehkovodní reaktory (např. VVER v Temelíně) a těžkovodní reaktory (např. CANDU využívaný v Kanadě).

Generace III: Někdy označované jako "pokročilé reaktory", jejich prototypy vznikají od 90. let minulého století. Od roku 1996 fungují například v Japonsku, do této kategorie spadá i nový reaktor EPR budovaný ve Finsku. Ve Spojených státech získal licenci reaktor AP-600 od Westinghouse Company, žádná nová elektrárna tohoto typu se tam však zatím nestaví.

S uvedením do provozu těchto reaktorů se však počítá kolem roku 2010, zatím procházejí vývojem nebo jsou ve schvalovacím řízení u regulátorů. Patří sem především reaktory s kuličkovým keramickým palivem PBMR (s výstavbou počítá Čína) a americký AP-1000.

Generace IV: Plán na jejich využití je rozvržen až do roku 2030. Místo tradiční vody bude většina využívat k chlazení látky umožňující provoz s mnohem vyšší teplotou a tím i účinností.